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摘 要：随着内河水运的发展，长江干线洗舱站码头已不能满足散装危险液体化学品船舶洗舱需求，为加快构建长江经济带绿色发展轴，完善长江危险化学品运输安全保障体系，建设洗舱站是必要的。针对洗舱工艺产生的污染物处理问题，本文结合洗舱站洗舱工艺，对洗舱废气处理进行了研究和归纳，为类似工程提供参考。
关键词：长江干线;洗舱站;废气处理
中图分类号：U698.7 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）07-0127-03
1引言
随着内河水运的飞速发展，长江干线散装危险液体化学品船舶不断增加，而内河危化品船舶基本不装有洗舱设备。为保证货物质量和运输安全，危化品船舶在换货种运输之前都需要进行洗舱，或使用专船运输。另外，危化品船舶检验维修及船舶拆解前也需要进行洗舱。船舶洗舱作业有惰化、蒸舱、通风、冲洗、擦舱等若干步骤，作业过程中多个步骤都会产生废水废气，如何对这些废水废气进行收集处理并达标排放是洗舱作业的关键点。
关于内河洗舱站建设问题，龚煌[1]等研究了基于码头改造的内河洗舱站设计及废水处理等方面的问题，李乐基[3]HAZOP分析在油气回收装置上的应用介绍了油气回收方面的应用，《码头油气回收设施建设技术规范（试行）》[4]和《内河洗舱站码头设计指南》[5]对洗舱站平面布置、洗舱水接收、油气回收及配套设施提出了技术要求，但船舶洗舱废气处理方面的问题鲜见介绍，本文结合洗舱站洗舱工艺，对洗舱废气处理进行了研究和归纳，供相关项目参考。
2洗舱站建设方案介绍
2.1总平面布置方案
本洗舱站利用原有码头改造。原码头已建成6个5000吨级危化品泊位，为浮式码头结构，码头前沿线与水流流向基本一致，码头前沿设计水深6.05m，趸船前沿线位于等高线-4～-9m之间。其中拟改造泊位为成品油兼原油泊位，泊位上已建成油品装卸管线、氮气管线、消防水管线、蒸汽管线、生产水管线、生活水管线和含油污水管线等。
本洗舱站在原码头拟改造泊位下游新增洗舱趸船一艘，用于洗舱作业，新增趸船前沿线与原码头齐平，通过钢引桥与原码头趸船连接，原码头趸船作为洗舱船舶靠泊平台，同时兼顾洗舱平台。洗舱趸船后方通过钢引桥与阀室平台连接。后方布置一座废气回收平台，所有平台顶面高程均与原码头匹配。洗舱站总平面布置方案见图1。
2.2洗舱工艺方案
本洗舱站采用物理水洗舱方法，使用工业用金属洗涤剂（粉末）与水混合液（混合配比3～5%）冲洗，洗舱水由生产水管和江水供给，其中江水需经一体化净水装置净化。洗舱工艺流程主要有残液清扫、船舱惰化、预洗、抽除洗舱水、蒸汽蒸舱、通风除气、人工冲洗、抽除冲洗水、通风干燥等。使用汽水混合器加热洗舱水;使用移动式洗舱机或被洗船配置的固定式洗舱机洗舱;使用船用防爆（无火花）离心洗舱风机吹干被洗船舱;使用空压机、空气瓶、吸附式空干器产生干燥清洁的压缩空气吹干被洗船液货管路。
洗舱趸船设油品洗舱污水收集舱、化学品洗舱污水收集舱和洗舱清水舱等。消防水管线、氮气管线、蒸汽管线、生产水管线、生活水管线和含油污水管线均从原码头阀室平台接出引至洗舱趸船，另外新建化学品废水管道经原有栈桥直接接至后方储罐。
洗舱过程中产生的化学品废水和含油废水通过洗舱泵抽至私藏趸船废水箱分别暂存，再经过化学品废水管道、含油废水管道输送至厂区新建的2个废水储罐，化学品废水和含油废水出废水储罐经现有废水调节罐调节后，再进入污水处理厂。洗舱站新建废气回收装置1套，处理能力600m3/h，用于处理洗舱过程中危险气体置换、蒸汽蒸舱、通风除气等阶段产生的含油废气和化学品废气，处理达标后经过排气筒高空排放。洗舱废渣采用人工清理，装入化工容器桶中运至岸基处理。
3 废气处理工艺
3.1 工艺方案
针对洗舱工艺中气体置换、蒸汽蒸舱、通风除气阶段产生的各类含有油品、化学品的挥发性有机洗舱废气，本工程设置1套废气回收装置，用于处理油品和化学品船舶产生的洗舱废气，使洗舱气体达标排放，减少洗舱站运行带来的环境污染。
废气回收处理装置的处理工艺为冷凝加吸附;处理规模为600m3/h;处理介质为原油，柴油，汽油，重整料，航空煤油，拔头油、苯、混合二甲苯、苯乙烯、乙烯料;整套机组的操作弹性为25～110%（最大处理量660m3/h）。
废气回收处理装置的排放指标满足当废气进气浓度≥100g/m3时，非甲烷总烃去除率≥97%;当废气进气浓度<100g/m3时，非甲烷总烃≤3g/m3。
3.2 工艺流程
3.2.1船岸对接安全模块
在洗舱气体置换、通风除气等阶段，开启气相回收管路控制阀及舱气防爆抽风机、舱气船岸界面安全装置。船岸界面安全装置开始收集处理洗舱废气，监测船舶洗舱过程中废气管线的温度升降、压力变化和含氧量，同时对这些变化做出反应，如停止输送废气，以保障废气输送安全。
蒸舱过程中，会产生高温且含水量大的废气，因此在船岸对接安全模块前端增加水冷换热器，将废气冷却至40℃左右，再进入下游装置。
3.2.2废气输送模块
废气输送模块主要是利用罗茨鼓风机提供风压，使上游来气能够顺利抽走的同时满足下游回收装置的压力损失要求。为保障洗舱作业侧压力在允许范围内，风机与船岸对接模块的压力变送器联锁，当洗舱作业时，船岸对接模块的废气压力升高，联锁风机开始启动运行，将船舶洗舱产生的废氣运输到废气回收装置中，风机根据废气压力自动变频调节，控制洗舱侧压力在合理的范围。
3.2.3冷凝模块 3.2.3.1功能描述
本装置使用压缩机制冷，经废气换热器的换热工艺，使其中大部分洗舱废气组分由气态冷凝成液态，同时分离液体与气体。冷凝模块使用三级冷凝方法降低洗舱废气的温度，将废气按照成分冷凝成液态。
（1）一级冷凝：温度降低至3～10℃，初步收集处理气体中的水及重组分废气。
（2）二级冷凝：温度降低至-25～-30℃，液化回收部分洗舱废气。
（3）三级冷凝：温度降低至-60～-70℃，深度液化回收洗舱废气。
（4）热回收：采用化霜液提升尾气温度到5～25℃后输入下一级处理装置。
（5）冷凝模块内设储液罐，用于储存冷凝回收的液体。冷凝模块利用化霜液将回收液体温度升高至0℃以上，保证储液罐内液体流动顺畅。
（6）储油罐储存的冷凝油液位达到高液位时，通过隔膜泵加压方式将其输送到业主指定储罐。
3.2.3.2安全措施
（1）冷凝风机、压缩机、真空泵、风机等设备均为EX本质安全防爆组件，并取得防爆合格证。
（2）设备设有防爆、压力、温度、流量等监控装置，以应对洗舱废气回收过程中的异常情况，例如制冷系统运行方面，排油方面，废气是否堵塞方面，可燃气体泄漏方面等。
（3）設备的关键部位安装有控制器、电动球阀和安全阀，可在装置出现突然停电、停气等突发情况时采取相应的检测和保护措施。
（4）废气冷凝器、储油罐采用压力容器结构，保障整个设备使用的安全性。
3.2.4吸附模块
冷凝装置处理后的低浓度废气进入到吸附模块，该模块设有三个吸附罐，经过吸附、脱附、吹扫等过程，脱附出的废气进入上一级模块重新处理。
3.2.5安全保障
（1）废气回收装置使用在气体爆炸危险区，环境对装置的安全防爆具有特殊要求， 所有仪表、电气、配电箱均严格按国家标准进行防爆设计、配型。
（2）按规范要求在废气回收装置内设置静电接地系统，并按要求进行法兰跨接。
（3）仪表控制系统采用PLC系统控制，通过控制系统对所有工艺参数进行显示、控制，并具有报警控制保护功能。控制系统操作界面设有启动、停车等控制功能按钮，界面有流程画面显示、主要控制参数显示、历史趋势显示、声光报警等功能。
3.3结论
含油废气、化学品废气经处理后，排放指标满足当废气进气浓度≥100g/m3时，非甲烷总烃去除率≥97%;当废气进气浓度<100g/m3时，非甲烷总烃≤3g/m3。可以达到国家排放标准。
4 结论
（1）本文简要介绍了洗舱站的概念，项目建设背景及必要性、总平面布置方案、洗舱工艺方案。同时说明洗舱废气回收装置处理能力，处理后的排放指标等。
（2）废气处理工艺采取冷凝加吸附的处理方法，主要工艺模块有船岸对接安全模块、废气输送模块、冷凝模块、吸附模块及凝液转运处理等。洗舱工艺产生的含油废气、化学品废气经处理后能满足标准要求。
（3）本文结合内河洗舱站码头建设，主要从总平面布置方案、洗舱工艺方案、废气处理工艺等角度对内河洗舱站废气处理进行了详细的研究和归纳，可以为长江干线洗舱站码头或危险化学品码头废气回收工艺提供一定参考。
参考文献：
[1]龚煌，王阳，张锦.基于码头改造的内河洗舱站设计[J].中国水运，2020，（04）：71-73.
[2]许腾.氮封+油气回收系统在罐区的应用[J].科技资讯，2018，16（10）：61-62.
[3]李乐基.HAZOP分析在油气回收装置上的应用[J].技术交流，2020，29（2）：78-81.
[4] JTS 196-12-2017，码头油气回收设施建设技术规范（试行）[S].
[5] JTS 173-2019，内河洗舱站码头设计指南[S].
关键词：长江干线;洗舱站;废气处理
中图分类号：U698.7 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）07-0127-03
1引言
随着内河水运的飞速发展，长江干线散装危险液体化学品船舶不断增加，而内河危化品船舶基本不装有洗舱设备。为保证货物质量和运输安全，危化品船舶在换货种运输之前都需要进行洗舱，或使用专船运输。另外，危化品船舶检验维修及船舶拆解前也需要进行洗舱。船舶洗舱作业有惰化、蒸舱、通风、冲洗、擦舱等若干步骤，作业过程中多个步骤都会产生废水废气，如何对这些废水废气进行收集处理并达标排放是洗舱作业的关键点。
关于内河洗舱站建设问题，龚煌[1]等研究了基于码头改造的内河洗舱站设计及废水处理等方面的问题，李乐基[3]HAZOP分析在油气回收装置上的应用介绍了油气回收方面的应用，《码头油气回收设施建设技术规范（试行）》[4]和《内河洗舱站码头设计指南》[5]对洗舱站平面布置、洗舱水接收、油气回收及配套设施提出了技术要求，但船舶洗舱废气处理方面的问题鲜见介绍，本文结合洗舱站洗舱工艺，对洗舱废气处理进行了研究和归纳，供相关项目参考。
2洗舱站建设方案介绍
2.1总平面布置方案
本洗舱站利用原有码头改造。原码头已建成6个5000吨级危化品泊位，为浮式码头结构，码头前沿线与水流流向基本一致，码头前沿设计水深6.05m，趸船前沿线位于等高线-4～-9m之间。其中拟改造泊位为成品油兼原油泊位，泊位上已建成油品装卸管线、氮气管线、消防水管线、蒸汽管线、生产水管线、生活水管线和含油污水管线等。
本洗舱站在原码头拟改造泊位下游新增洗舱趸船一艘，用于洗舱作业，新增趸船前沿线与原码头齐平，通过钢引桥与原码头趸船连接，原码头趸船作为洗舱船舶靠泊平台，同时兼顾洗舱平台。洗舱趸船后方通过钢引桥与阀室平台连接。后方布置一座废气回收平台，所有平台顶面高程均与原码头匹配。洗舱站总平面布置方案见图1。
2.2洗舱工艺方案
本洗舱站采用物理水洗舱方法，使用工业用金属洗涤剂（粉末）与水混合液（混合配比3～5%）冲洗，洗舱水由生产水管和江水供给，其中江水需经一体化净水装置净化。洗舱工艺流程主要有残液清扫、船舱惰化、预洗、抽除洗舱水、蒸汽蒸舱、通风除气、人工冲洗、抽除冲洗水、通风干燥等。使用汽水混合器加热洗舱水;使用移动式洗舱机或被洗船配置的固定式洗舱机洗舱;使用船用防爆（无火花）离心洗舱风机吹干被洗船舱;使用空压机、空气瓶、吸附式空干器产生干燥清洁的压缩空气吹干被洗船液货管路。
洗舱趸船设油品洗舱污水收集舱、化学品洗舱污水收集舱和洗舱清水舱等。消防水管线、氮气管线、蒸汽管线、生产水管线、生活水管线和含油污水管线均从原码头阀室平台接出引至洗舱趸船，另外新建化学品废水管道经原有栈桥直接接至后方储罐。
洗舱过程中产生的化学品废水和含油废水通过洗舱泵抽至私藏趸船废水箱分别暂存，再经过化学品废水管道、含油废水管道输送至厂区新建的2个废水储罐，化学品废水和含油废水出废水储罐经现有废水调节罐调节后，再进入污水处理厂。洗舱站新建废气回收装置1套，处理能力600m3/h，用于处理洗舱过程中危险气体置换、蒸汽蒸舱、通风除气等阶段产生的含油废气和化学品废气，处理达标后经过排气筒高空排放。洗舱废渣采用人工清理，装入化工容器桶中运至岸基处理。
3 废气处理工艺
3.1 工艺方案
针对洗舱工艺中气体置换、蒸汽蒸舱、通风除气阶段产生的各类含有油品、化学品的挥发性有机洗舱废气，本工程设置1套废气回收装置，用于处理油品和化学品船舶产生的洗舱废气，使洗舱气体达标排放，减少洗舱站运行带来的环境污染。
废气回收处理装置的处理工艺为冷凝加吸附;处理规模为600m3/h;处理介质为原油，柴油，汽油，重整料，航空煤油，拔头油、苯、混合二甲苯、苯乙烯、乙烯料;整套机组的操作弹性为25～110%（最大处理量660m3/h）。
废气回收处理装置的排放指标满足当废气进气浓度≥100g/m3时，非甲烷总烃去除率≥97%;当废气进气浓度<100g/m3时，非甲烷总烃≤3g/m3。
3.2 工艺流程
3.2.1船岸对接安全模块
在洗舱气体置换、通风除气等阶段，开启气相回收管路控制阀及舱气防爆抽风机、舱气船岸界面安全装置。船岸界面安全装置开始收集处理洗舱废气，监测船舶洗舱过程中废气管线的温度升降、压力变化和含氧量，同时对这些变化做出反应，如停止输送废气，以保障废气输送安全。
蒸舱过程中，会产生高温且含水量大的废气，因此在船岸对接安全模块前端增加水冷换热器，将废气冷却至40℃左右，再进入下游装置。
3.2.2废气输送模块
废气输送模块主要是利用罗茨鼓风机提供风压，使上游来气能够顺利抽走的同时满足下游回收装置的压力损失要求。为保障洗舱作业侧压力在允许范围内，风机与船岸对接模块的压力变送器联锁，当洗舱作业时，船岸对接模块的废气压力升高，联锁风机开始启动运行，将船舶洗舱产生的废氣运输到废气回收装置中，风机根据废气压力自动变频调节，控制洗舱侧压力在合理的范围。
3.2.3冷凝模块 3.2.3.1功能描述
本装置使用压缩机制冷，经废气换热器的换热工艺，使其中大部分洗舱废气组分由气态冷凝成液态，同时分离液体与气体。冷凝模块使用三级冷凝方法降低洗舱废气的温度，将废气按照成分冷凝成液态。
（1）一级冷凝：温度降低至3～10℃，初步收集处理气体中的水及重组分废气。
（2）二级冷凝：温度降低至-25～-30℃，液化回收部分洗舱废气。
（3）三级冷凝：温度降低至-60～-70℃，深度液化回收洗舱废气。
（4）热回收：采用化霜液提升尾气温度到5～25℃后输入下一级处理装置。
（5）冷凝模块内设储液罐，用于储存冷凝回收的液体。冷凝模块利用化霜液将回收液体温度升高至0℃以上，保证储液罐内液体流动顺畅。
（6）储油罐储存的冷凝油液位达到高液位时，通过隔膜泵加压方式将其输送到业主指定储罐。
3.2.3.2安全措施
（1）冷凝风机、压缩机、真空泵、风机等设备均为EX本质安全防爆组件，并取得防爆合格证。
（2）设备设有防爆、压力、温度、流量等监控装置，以应对洗舱废气回收过程中的异常情况，例如制冷系统运行方面，排油方面，废气是否堵塞方面，可燃气体泄漏方面等。
（3）設备的关键部位安装有控制器、电动球阀和安全阀，可在装置出现突然停电、停气等突发情况时采取相应的检测和保护措施。
（4）废气冷凝器、储油罐采用压力容器结构，保障整个设备使用的安全性。
3.2.4吸附模块
冷凝装置处理后的低浓度废气进入到吸附模块，该模块设有三个吸附罐，经过吸附、脱附、吹扫等过程，脱附出的废气进入上一级模块重新处理。
3.2.5安全保障
（1）废气回收装置使用在气体爆炸危险区，环境对装置的安全防爆具有特殊要求， 所有仪表、电气、配电箱均严格按国家标准进行防爆设计、配型。
（2）按规范要求在废气回收装置内设置静电接地系统，并按要求进行法兰跨接。
（3）仪表控制系统采用PLC系统控制，通过控制系统对所有工艺参数进行显示、控制，并具有报警控制保护功能。控制系统操作界面设有启动、停车等控制功能按钮，界面有流程画面显示、主要控制参数显示、历史趋势显示、声光报警等功能。
3.3结论
含油废气、化学品废气经处理后，排放指标满足当废气进气浓度≥100g/m3时，非甲烷总烃去除率≥97%;当废气进气浓度<100g/m3时，非甲烷总烃≤3g/m3。可以达到国家排放标准。
4 结论
（1）本文简要介绍了洗舱站的概念，项目建设背景及必要性、总平面布置方案、洗舱工艺方案。同时说明洗舱废气回收装置处理能力，处理后的排放指标等。
（2）废气处理工艺采取冷凝加吸附的处理方法，主要工艺模块有船岸对接安全模块、废气输送模块、冷凝模块、吸附模块及凝液转运处理等。洗舱工艺产生的含油废气、化学品废气经处理后能满足标准要求。
（3）本文结合内河洗舱站码头建设，主要从总平面布置方案、洗舱工艺方案、废气处理工艺等角度对内河洗舱站废气处理进行了详细的研究和归纳，可以为长江干线洗舱站码头或危险化学品码头废气回收工艺提供一定参考。
参考文献：
[1]龚煌，王阳，张锦.基于码头改造的内河洗舱站设计[J].中国水运，2020，（04）：71-73.
[2]许腾.氮封+油气回收系统在罐区的应用[J].科技资讯，2018，16（10）：61-62.
[3]李乐基.HAZOP分析在油气回收装置上的应用[J].技术交流，2020，29（2）：78-81.
[4] JTS 196-12-2017，码头油气回收设施建设技术规范（试行）[S].
[5] JTS 173-2019，内河洗舱站码头设计指南[S].